光測力學是套用光學的基本原理，結合力學的理論，通過數學的推演，以實驗為手段，來測量物體中的應力、應變和位移等力學量，去研究和驗證物體的變形機理和固有的力學行為的學科。
基本介紹
- 中文名：光測力學
- 外文名：photomechanics
- 優點：無損、無接觸、自動化
- 相關技術：光彈性、雲紋、散斑、全息
- 關鍵字：變形機理、光測力學
- 研究領域：物理學、力學、光學
簡介,光彈性法,散斑干涉法,密柵雲紋法,發展,特點,優點,缺點,
簡介
光測力學是套用光學原理來研究結構應力的一門學科，1852年麥克斯威爾根據1816年布魯斯特發現的人工雙折射效應，在實驗驗證的基礎上總結出了應力——光定律，直接建立了光干涉現象與應力狀態的對應關係。光測彈性力學從此開始了它的發展。套用和開拓新領域的漫長曆程，經過半個多世紀的探索，特別是自從雷射器問世以來，全息照相技術的迅速發展及其與光彈性法的結合運用，逐漸形成了一門具有自身特色的獨立性學科——光測力學。
光測應力分析方法可分為光彈性法、全息干涉與散斑干涉法，密柵雲紋法以及它們之間相互滲透所派生出的分析方法。光彈性法的基本原理是：當用具有雙折射效應的透明塑膠製成的模型，在荷載作用下置於白光發源的圓偏振光場中，模型中將呈現出一族彩色的干涉條紋圖像，一條顏色相同的條紋上，各點的光程差都相等，故稱之為等色線。等色線上所有的點，其主應力差都相等，因此，等色線也叫做等差線。在平面振光場中，可以獲得確定主應力方向的等傾線。之所以稱為等傾線是因為線上各點的主應力方向都是相同的。光彈性法是光測力學中能夠直接獲得應力的唯一方法，全息干涉、散斑干涉以及密柵雲紋法等光測技術則是用來測定結構變形的有效方法。
光彈性法
光彈性法是以模型的光學的光學條紋圖顯示出所研究的結構內的力學量的大小和分布規律。它是一種全場性測量法。將具有雙折射效應的透明塑膠製成的結構模型置於偏振光場中，當給模型加上載荷時，即可看到模型上產生的干涉條紋圖。測量此干涉條紋，通過計算，就能確定結構模型在受載情況下的應力狀態。
散斑干涉法
實驗應力分析方法的一種。漫反射表面被雷射照明時，在空間出現隨機分布的亮斑和暗斑，稱為散斑。散斑隨物體的變形或運動而變化，就可以高度精確地檢測出物體表面各點的位移。這就是散斑干涉法。
密柵雲紋法
所謂雲紋，即指當兩塊刻有密集平行線條的透明板（稱密柵板）重疊起來後，對著亮的背景看去，就會看見有明暗相間條紋出現，這明暗相間的條紋就稱之為雲紋。
密柵雲紋法是一種新的試驗力學方法。它是利用光學相干原理產生的明暗相間的條紋來測量各種機械量和物體的變形規律。它的優點是在於對被測材料無特殊性能要求，能用於各種不同性質的變形測量。方便較簡便，便於用計算機處理。
發展
我國從五十年代開始對光彈性塑膠和光彈性儀進行探索研製，並將光彈性技術套用於解決工程結構的應力分析。
六十年代，對應力的量測與補償方法，三維光彈性模型精密鑄造的成型工藝，動應力的光彈性測試技術等開展了廣泛的研究。模擬各種斷層的變彈性模量材料的研究也得到了進一步的發展。
八十年代光測力學的研究朝著縱深發展，光學濾波與載波的套用及光學信息處理的進展，多脈衝全息照相裝置和多火花光彈儀的研製成功，模型加工製作的機械化以及數據採集與處理的程式化和自動化，為結構光測動、靜力分析提供了必要的條件和開拓了美好的發展前景。
特點
優點
直觀性強，結構中的應力分布一目了然；能夠迅速得到邊界應力，接觸應力和應力集中的問題迎刃而解；對結構的幾何設計和最佳化設計經濟、省時且有效；複雜結構和複雜邊界構成的應力分析特別有效；對三維位移測量和無損檢測精確和快捷；非接觸式的現代光學測振，抗干擾性強。
缺點
複雜模型製作比較困難，光測力學方法的形成和發展比電測晚，套用有待擴大，現代光測方法的發展非常迅速，各種方法仍需不斷成熟。
